(57)【要約】 【課題】  比較的容易に、生産性が良く製造でき、高特性で小型化ができる高周波帯域で使用可能なトロイダルコアを提供する。【解決手段】  円環を３つ以上に分割した形状の磁性材料薄板からなる分割コアブロック１を円環状に配置すると共に、積層し、分割面を溶着、溶接もしくは接着してトロイダルコアを製造方法する際に、前記各々の磁性材料薄板として磁気異方性を持ち、磁化容易軸方向２がラジアル方向である分割コアブロック１を用いてトロイダルコアを製造する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円環を３つ以上に分割した形状で、磁化容易軸方向がラジアル方向である磁性材料薄板が円環状に配置、積層されてなることを特徴とするトロイダルコア。
【請求項２】
円環を３つ以上に分割した形状の磁性材料薄板を円環状に配置すると共に、積層し、分割面を溶着、溶接もしくは接着するトロイダルコアの製造方法であって、前記磁性材料薄板の磁化容易軸方向がラジアル方向であることを特徴とするトロイダルコアの製造方法。
【請求項３】
前記磁性材料薄板を積層する際に円環状の磁性体リングを間に挟むことを特徴とする請求項２記載のトロイダルコアの製造方法。
【請求項４】
請求項１記載のトロイダルコアに巻線を施してなることを特徴とするインダクタンス素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層型のトロイダルコアに関し、特に高周波帯域用として好適なトロイダルコアおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気機器の省エネルギー化、高効率化および小型化等が求められており、電気機器を高周波帯域で使用することが多くなっている。このため、スイッチング電源等のコアに用いられる磁性材料には、優れた高周波磁気特性が要求される。現在、高周波帯域において優れた特性をもつフェライトは、金属材料に比較し飽和磁束密度が低いため、小型化の要求に十分な対応が出来ていない。一方、飽和磁束密度が高い珪素鋼板などの金属材料は小型化が図れるものの高周波帯域での損失が大きいため、薄手化などの対策を施しているものの高周波磁気特性が良いとは言えない。
【０００３】
特許文献１には、小型化と高周波化に対応するために磁化容易軸をラジアル方向に揃えたトロイダルコア、およびインダクタンス素子が記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１０１９６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
金属材料で比較的低鉄損のものに方向性珪素鋼板がある。しかし、トロイダルコアとする場合に、方向性珪素鋼板を巻き回してなる、巻きコアでは周方向に磁化容易軸を持たざるを得ないため、高周波帯域においては十分な磁気特性を得ることが出来ない。また、方向性珪素鋼板を積層してなる、積層コアでも部分的に周方向に磁化容易軸を持つために、実効透磁率が低下し、トロイダルコアでは方向性のメリットを十分に生かすことが出来ない。
【０００６】
特許文献１では、磁化容易軸が完全にラジアル方向に向いたトロイダルコアが記載されているが、リング状の磁性薄膜を真空蒸着法やスパッタリングにより、１枚ずつ作製し、それを積層して磁気コアを形成している。特性的には良好であるとしても、生産性が高いとは言えず、高価なものとなっている。
【０００７】
従って、本発明の目的は、比較的容易に、生産性が良く製造でき、高特性で小型化ができる高周波帯域で使用可能なトロイダルコアを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、磁気異方性のある磁性材料薄板を磁化容易軸方向がラジアル方向となるように揃えて積層してトロイダルコアとする。すなわち、本発明によれば、円環を３つ以上に分割した形状で、磁化容易軸方向がラジアル方向である磁性材料薄板が円環状に配置、積層されてなるトロイダルコアである。また、さらに巻線を施したインダクタンス素子が得られる。
【０００９】
また、本発明によれば、円環を３つ以上に分割した形状の磁性材料薄板を円環状に配置すると共に、積層し、分割面を溶着、溶接もしくは接着するトロイダルコアの製造方法であって、前記磁性材料薄板の各々は磁気異方性を持つと共に、磁化容易軸方向がラジアル方向であるトロイダルコアの製造方法が得られる。
【００１０】
さらに、本発明によれば、上記磁性材料薄板を積層する際に円環状の磁性体リングを間に挟むトロイダルコアの製造方法が得られる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、トロイダルコアにおいて磁性材料薄板を用いて磁化容易軸をラジアル方向に配列するので、生産性が良好で、比較的安価に製造できると共に、本発明のトロイダルコアは磁化困難軸励振により高周波側で透磁率が大きくなり、より高周波帯での使用が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明に係るトロイダルコアの製作方法について、図を参照し説明する。
【００１３】
図１は、磁化容易軸をラジアル方向にもつ分割コアブロックの説明図、図２は、本発明の分割コアブロックを積層して円環状に配置し、作製した磁化容易軸方向がラジアル方向にそろったトロイダルコアの概略図である。図１は、円環を３分割した形状の分割コアブロック１である。このような円環を分割した形状で、磁化容易軸方向２がラジアルに向くような分割コアブロック１を、方向性珪素鋼板から金型プレスまたはエッチングで作製する。次に、図２に示すように、分割コアブロック１を積層したコアブロック３を環状に配置し、分割面を溶着か、溶接もしくは接着することにより、磁化容易軸方向２がほぼラジアル方向に揃ったトロイダルコアを製作する。図２では円環を４分割した形状の分割コアブロック１を示している。
【００１４】
図３は、分割されていないリングにコアブロックを固着したトロイダルコアの製作方法の説明図である。円環を４分割した形状の分割コアブロック１を積層し環状に配置したコアブロック３の間に何枚かの分割していない磁性体リング４を挟んで、分割していない磁性体リング４と分割コアブロック１をそれぞれ固着することによりラジアル方向に磁化容易軸方向２のそろったトロイダルコアを製作する。このように間に分割していない磁性体リング４を用いることによりトロイダルコアの形状を整えることができ、さらに、強度面でも有利となる。また、他の方法として、製造上は、手間が増えるが、分割コアブロックを上下で分割位置が重ならないようにずらしながら積層することにより、強度的に強いトロイダルコアを構成することもできる。
【００１５】
図４は、ギャップを設けたトロイダルコアの概略図である。上記で述べた分割コアブロックよりも短い周長の分割コアブロックを用いることにより、上記と同様の工程で一部にギャップ６を設けたトロイダルコアを製作することができる。ここではトロイダルの一周には４枚の分割コアブロックを用い、１枚分のみ、ギャップ長分、周長の短いコアブロック５を使用している。但し、それ以外、例えば４枚ともに、周長の短い分割コアブロックを組み合わせて製造してもかまわない。
【００１６】
なお、上記説明では主に円環の一周を４分割した分割コアブロックについて例示したが、３分割以上とすることにより、磁化容易軸をラジアル方向に揃える効果が得られ、さらに分割数を増やすと、磁化容易軸はよりラジアル方向に揃えることが可能である。但し、分割数を増やすことにより、製造工程も複雑となるので、特性と生産性のトレードオフで考慮すると４分割程度が望ましい。
【００１７】
磁気異方性を持つ磁性材料薄板としては、方向性珪素鋼板が、特性面からも入手しやすさからも適当であるが、例えばＦｅ−Ａｌ合金、パーマロイ等の他の材料であっても、面内に磁気異方性を持つ磁性材料薄板であれば、同様の効果を奏する。また、方向性珪素鋼板等の金属磁性体を用いる積層コア製造時の定法に従い、高周波帯域用のコアとして積層時の層間絶縁を行う事により、トロイダルコアの特性は向上する。
【００１８】
図５は、本発明および従来のトロイダルコアの比透磁率μ’の周波数特性を示したものである。図５に示すように、本発明の方向性珪素鋼板から、円環の一周を４等分に分割した形状に打ち抜いた分割コアブロックを用いて積層して、磁化容易軸を、ほぼラジアル方向に揃えたトロイダルコアは、従来の方向性珪素鋼板から、分割せずに打ち抜いたリングを、そのまま積層したトロイダルコアよりも、より高周波側に比透磁率が伸びていることが分かる。分割により低周波帯域の比透磁率は低くなっているが、高周波帯域用としては本発明が非常に有用なことが分かる。
【００１９】
さらに、本発明のトロイダルコアに定法通り巻線を施すことにより、高周波帯域用として好適なチョークコイル、トランス等のインダクタンス素子が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の磁化容易軸をラジアル方向にもつ分割コアブロックの説明図。
【図２】本発明の分割コアブロックを積層して円環状に配置し、作製した磁化容易軸方向がラジアル方向にそろったトロイダルコアの概略図。
【図３】本発明の分割されていないリングにコアブロックを固着したトロイダルコアの製作方法の説明図。
【図４】本発明のギャップを設けたトロイダルコアの概略図。
【図５】本発明および従来のトロイダルコアの比透磁率μ’の周波数特性を示す図。
【符号の説明】
【００２１】
１    （分割）コアブロック
２    磁化容易軸方向
３    （積層した）コアブロック
４    分割していない磁性体リング
５    周長の短いコアブロック
６    ギャップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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